마이크로웨이브 가열을 이용한 합성폐수 내 붕소의 화학적 침전 제거

초록

목적:마이크로웨이브(microwave)가열을 이용하여 합성폐수 내 붕소(B)를 화학적 침전을 통해 제거하고, 붕소를 효율적으로 제거하기 위한 최적 인자조건을 제시하고자 하였다. 방법:붕산(H3BO3)과 증류수를 사용하여 합성폐수를 제조하였다. 영향 인자의 범위로 초기 pH 3–13, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 30 mL 당 0.5–10 g(17–333 g/L), 붕소 농도 100–1,500 mg/L를 설정하여 실험을 진행하였다. 연속적인 스케일(continuous scale)에서 붕소제거를 위한 최적의 조건과 인자의 상호작용을 확인하기 위해 반응표면분석(response surface analysis) 중 면중심설계(face centered design)를 사용하였다. 결과 및 토의:비연속조건의 경우 pH 3, Ca(OH)2양 2 g, 붕소 농도 1,500 mg/L에서 최대 제거율을 보였다. pH는 산성일수록 제거율이 높았다. Ca(OH)2양은 2–5 g의 범위에서 최대 제거율을 보였다. 붕소농도는 높을수록 제거율이 높았다. 연속적인 스케일에서 붕소 제거의 최적 조건은 초기 pH=3.3, Ca(OH)2양= 6.2g, 붕소 농도=1,500 mg/L으로 나타났으며, 이 때 제거율은 93%이었다. 모든 독립 변수가 p<0.05로 화학적 침전 제거에 유의미한 영향을 미쳤다. pH(p=0.047)에 비해 붕소농도(p<0.001)와 Ca(OH)2양(p<0.001)은 붕소 제거에 있어 더 큰 영향을 미쳤으며, 붕소 농도와 Ca(OH)2양의 교호작용도 유의미하였다(p<0.001). 결론:마이크로웨이브 가열을 이용한 화학적 침전이 폐수 내 붕소를 제거하는데 효과적이었으며, 반응표면분석을 통한 연속적인 스케일에서 최적 조건은 초기 pH 3.3, 붕소 농도 1,500 mg/L, Ca(OH)2양 30 mL 당 6.2 g(207 g/L)이었다.

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